C01F7/04 получение алюминатов щелочных металлов; получение оксида или гидроксида алюминия из них
Автор(ы):
Исупов В.П., Митрофанова Р.П., Чупахина Л.Э.
Патентообладатель(и):
Новосибирский государственный университет им.Ленинского комсомола
Приоритеты:
подача заявки: 1991-11-18
публикация патента: 25.07.1995
Алюминат лития g -модификации получают обработкой карбоната лития с интеркаляционным соединением лития и алюминия, содержащим органические анионы карбоновых кислот, включающей их смешение, предварительный нагрев смеси в вакууме или инертной атмосфере при 350 450°С и спекание на воздухе при 900 - 950°С. 1 табл.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040016/947.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">- АЛЮМИНАТА ЛИТИЯ, включающий смешение карбоната лития с соединением алюминия и термообработку смеси, отличающийся тем, что в качестве соединения алюминия используют интеркаляционное соединение алюминия и лития, содержащее анион карбоновой кислоты, а термообработку осуществляют в две стадии сначала нагреванием до температуры разложения соли карбоновой кислоты в атмосфере инертного газа или в вакууме, а затем при 900 - 950oС на воздухе.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к производству неорганических соединений лития и алюминия и может быть использовано для изготовления электролитных пластин топливных элементов с карбонатным электролитом и получения из этого порошка керамического материала, пригодного в ядерной технике. Известен способ получения -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040016/947.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-алюмината лития, основанный на смешивании в жидкой фазе карбоната лития и гидроксида алюминия с последующим высушиванием композиции и дальнейшим прокаливанием ее при 850-1100оС в течение длительного времени. Недостатком этого способа является многостадийность процесса: получение растворов исходных компонентов, их смешение, обработка с целью получения гомогенизированной сухой смеси и прокаливание. Сущность изобретения заключается в следующем. Карбонат лития смешивают в количестве, стехиометрически необходимом для получения LiAlO2, с интеркаляционным соединением гидроксида алюминия, содержащим литиевую соль карбоновой кислоты, общей формулы [LinX(n-) -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040003/729.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">mAl(OH)3 -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040003/729.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">pH2O] где Х анион карбоновой кислоты; n заряд аниона, p количество молекул воды. Затем смесь помещают в реакционную ячейку и подвергают предварительному обжигу при 350-450оС в течение 1-0,75 ч в атмосфере инертного газа или в вакууме. После этого смесь засыпают в алундовый тигель и обжигают в печи в течение 15 мин при 900-950оС на воздухе. Рентгенографическим методом (дифрактометр ДРОН-3, фильтрованное излучение Cuk -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040004/945.gif" ALIGN="TOP"> точность определения 3%) определяют состав полученного продукта. При исследовании условий образования -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040016/947.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-алюмината лития варьировали температурный режим предварительного обжига и спекания. При этом было обнаружено, что при спекании шихты при 900оС, без предварительного обжига происходит образование -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040004/945.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-модификации алюмината лития с очень малым содержанием (менее 1% ) -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040016/947.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-формы. Повышение температуры спекания до 950о привело к образованию смеси алюмината лития двух модификаций, в которой около 9% -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040016/947.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-модификации. Дальнейшее увеличение температуры обжига до 1000оС и выше нежелательно, поскольку повышение температуры приводит к возрастанию энергозатрат и обуславливает потерю лития, что снижает выход целевого продукта. Применение же предварительного обжига шихты в вакууме при 350оС с дальнейшим спеканием смеси на воздухе при 950оС привело к получению целевого продукта -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040016/947.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">= LiAlO2 с чистотой -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040040/8805.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">98% Снижение температуры предварительного обжига до 300оС не привело к положительному эффекту, так как в синтезированном продукте велика примесь ( -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040008/8776.gif" ALIGN="ABSMIDDLE"> 10%) -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040004/945.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-алюмината лития. Повышение температуры предварительного обжига шихты до 450оС позволило снизить температуру спекания до 900оС, обеспечивая при этом 100%-ный выход целевого продукта. Дальнейшее снижение температуры спекания (до 850оС) не привело к положительному эффекту, так как в синтезированном продукте велика примесь (18%) алюмината лития -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040004/945.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-модификации. Таким образом, применение предварительного обжига шихты в вакууме при 350-450оС позволило синтезировать чистый -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040016/947.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-алюминат лития при температуре спекания 900-950оС. Способ получения -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040016/947.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-алюмината лития иллюстрируется следующим примером. П р и м е р. Для получения -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040016/947.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-алюмината лития готовят шихту из (94%) интеркаляционного соединения гидроксида алюмината с цитратом лития [Li3C6H5O7 -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040003/729.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">4Al(OH)3 -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040003/729.gif" ALIGN="ABSMIDDLE"> -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040003/729.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">5H2O] и (6%) карбоната лития, стехиометрически необходимого для получения LiAlO2. Предварительный обжиг тщательно перемешанной шихты проводят в кварцевой ячейке, помещенной в печь при 350оС в вакууме в течение 1 ч. После этого смесь помещают в алундовый тигель и проводят спекание в печи при 950оС в течение 15 мин. Результаты рентгенофазового анализа синтезированного продукта свидетельствуют о том, что получено соединение алюмината лития -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040016/947.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-модификации с чистотой не менее 98% В таблице приведены примеры получения -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040016/947.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-алюмината лития по предлагаемому способу и прототипу при исследованных температурах предварительной термообработки шихты и последующего спекания. Как видно из приведенных примеров, введение в технологический процесс синтеза моноалюмината лития предварительной термообработки и повышение температуры спекания до 900-950оС позволило получить чистый -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040016/947.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-алюминат лития. При этом оптимальной температурой термообработки является 350-450оС, поскольку выход целевого продукта уже при 300оС заметно падает (появляется примесь -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040004/945.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-алюмината лития). Увеличение нагрева выше 450оС нецелесообразно, так как на эффект не влияет. Продолжительность термообработки варьируют в зависимости от tоС. Оптимальной температурой спекания при выявленном температурном интервале предварительного обжига является 900-950оС. При температуре ниже 900оС снижается выход целевого продукта за счет появления примеси -алюмината лития, патент № 2040469" SRC="/images/patents/432/2040004/945.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-алюмината лития. Спекание при температурах выше 950оС нежелательно, так как кроме увеличения затрат электроэнергии наблюдается уменьшение выхода целевого продукта из-за потерь оксида лития.
-алюмината лития
